Przez dziesięciolecia naukowcy zastanawiali się nad dwoma kolosalnymi, gęstymi obszarami czującymi się głęboko w Ziemi – masywnymi strukturami znanymi jako regiony o niskiej prędkości ścinania (LLSVP). Te tajemnicze formacje, jedna pod Afryką, a druga pod Oceanem Spokojnym, nie dawały się łatwo wytłumaczyć. Teraz nowe badania sugerują, że ich pochodzenie nie leży w starożytnych uderzeniach lub schłodzonej magmie, ale w powolnym, pierwotnym wycieku z samego jądra Ziemi.
Utrzymująca się tajemnica
Odkryte w latach 80. XX wieku na podstawie danych sejsmicznych LLSVP to obszary, w których fale sejsmiczne przemieszczają się znacznie wolniej, co wskazuje na inny skład niż otaczająca skała płaszcza. Istniało wiele teorii: pozostałości starożytnych płyt tektonicznych, pozostałości wczesnego stopionego stanu Ziemi, a nawet pozostałości po gigantycznej kolizji, w wyniku której powstał Księżyc. Żadne z nich jednak w pełni nie wyjaśniło stabilności i dziwnego ułożenia tych „bryłek”.
To nie są tylko przypadkowe anomalie; są to wskazówki dotyczące wczesnej historii Ziemi. Yoshinori Miyazaki z Uniwersytetu Rutgers podkreśla, że zrozumienie tych struktur ma kluczowe znaczenie dla odkrycia, w jaki sposób nasza planeta powstała i nadawała się do zamieszkania.
Przeciekający rdzeń?
Najnowsze modele sugerują, że lżejsze pierwiastki – tlenek magnezu i dwutlenek krzemu – stopniowo wyciekały z jądra Ziemi w miarę ochładzania się miliardy lat temu. Pierwiastki te, mniej gęste niż żelazo, migrowały w górę do otaczającego oceanu magmy, zmieniając jego skład chemiczny i ostatecznie przyczyniając się do powstawania LLSVP.
Proces ten nie jest nagłym wydarzeniem, ale powolnym, ciągłym wyciekiem trwającym przez miliony lat. Kluczem jest to, że różne pierwiastki krystalizują z różną szybkością pod ogromnym ciśnieniem. Lżejsze składniki uniosły się w górę, rozpuszczając się w oceanie magmy i zmieniając jego skład w kierunku materiałów bogatych w krzemiany.
Dowody i nierozwiązane problemy
Trwałość tych struktur przez 4,5 miliarda lat – pomimo intensywnego ciepła i ciśnienia – potwierdza ideę stabilnego, długotrwałego procesu, a nie chaotycznego, jednorazowego zdarzenia. Obecność stref ultraniskich prędkości (ULVZ) na granicy rdzenia i płaszcza, gdzie fale sejsmiczne są spowalniane do minimum, dodatkowo wzmacnia tę teorię.
Chociaż teoria oceanu magmy początkowo budziła kontrowersje – zwłaszcza nieoczekiwanie niski poziom ferroperyklazy – nowe modele godzą te rozbieżności, uwzględniając wyciek z rdzenia. Badania wskazują, że ilość obecnego ferroperyklazy jest zgodna z obserwowanym składem, przy uwzględnieniu dostaw lżejszych pierwiastków z rdzenia.
Dlaczego to jest ważne?
Istnienie LLSVP może mieć wpływ na powstawanie ziemskich płyt tektonicznych, co jest kluczowym czynnikiem wpływającym na możliwość zamieszkania na planecie. Afrykański LLSVP powiązano nawet z osłabieniem ziemskiego pola magnetycznego nad Oceanem Atlantyckim. Zrozumienie tych procesów głęboko w Ziemi może zapewnić wgląd w ewolucję innych planet.
Jeśli zrozumiemy, jak Ziemia ewoluowała, będziemy mogli lepiej zrozumieć, dlaczego jest ona tak wyjątkowa. Miyazaki konkluduje, że to badanie dostarcza bardziej spójnego opisu powstawania Ziemi, przybliżając naukowców do pełnego obrazu złożonej historii naszej planety.
